Химическая Кинетика и катализ

Предмет химической кинетики. Особенности кинетического подхода к описанию химических реакций. Механизм химической реакции и несоответствие механизмов реакций стехиометрическим уравнениям.

Основные понятия химической кинетики. Истинная и средняя скорость химической реакции, экспериментальное определение скорости химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Кинетические кривые и кинетические уравнения. Общий и частный порядок химической реакции. Реакции переменного порядка. Кинетическая классификация реакций по их порядку. Молекулярность элементарной химической реакции. Основные принципы химической кинетики: принцип независимости химических реакций, принцип лимитирующей стадии химического процесса, принцип детального равновесия.

Закон действия масс – основной постулат химической кинетики. Область применения закона действия масс. Прямая и обратная задачи химической кинетики. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл и размерность для реакций различных порядков.

Кинетические особенности протекания простых необратимых реакций – кинетические уравнения, константа скорости, зависимость концентрации участников реакции от времени, время полупревращения. Реакции нулевого, первого, второго порядка.

Методы определения порядка реакции и константы скорости по экспериментальным данным. Понятие об интегральных и дифференциальных методах определения порядка реакции и константы скорости. Метод подбора уравнений в графическом и аналитическом вариантах. Метод определения порядка реакции по времени полупревращения (метод Оствальда-Нойеса).

Дифференциальный метод Вант-Гоффа.

Кинетические особенности протекания сложных необратимых реакций. Кинетические кривые и кинетические уравнения для обратимых, параллельных и последовательных реакций. Кинетический анализ процессов, протекающих через образование промежуточных продуктов.

Приближенные методы химической кинетики: метод стационарных концентраций Боденштейна и условия его применимости, квазиравновесное приближение.

Зависимость скорости реакции от температуры. Эмпирическое правило Вант-Гоффа и область его применимости. Уравнение Аррениуса. Истинная и кажущаяся энергия активации. Нахождение энергии активации химической реакции по экспериментальным данным.

Кинетика цепных реакций. Цепные реакции и особенности протекания.

Элементарные процессы возникновения, продолжения, развития и обрыва цепи. Особенности кинетики разветвленные и неразветвленные цепных реакций.

Кинетика фотохимических реакций. Основные законы фотохимии: законы Гротгуса, Вант-Гоффа и Эйнштейна. Квантовый выход. Процессы, происходящие при поглощении света веществом. Роль свободных радикалов в кинетике фотохимических процессов. Фотосинтез.

Основы кинетики гетерогенных процессов. Скорость гетерогенной химической реакции. Роль диффузии и адсорбции при протекании гетерогенного процесса. Диффузионная и кинетическая области протекания гетерогенной реакции.

Катализ. Основные понятия и теории катализа. Особенности механизма и энергетический профиль гомогенных и гетерогенных каталитических процессов. Роль катализаторов в химии и биологии.

Ферментативный катализ. Механизм реакций ферментативного катализа. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Методы определения кинетических параметров уравнения Михаэлиса-Ментен по экспериментальным данным. Влияние температуры и рН среды на скорость ферментативной реакции. Ингибирование ферментативных реакций.